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シリコンカーバイド系複合材料の照射下健全性に及ぼす核変換ヘリウム・水素の影響

辐照下嬗变氦和氢对碳化硅复合材料完整性的影响

基本信息

批准号：
02J10667
负责人：
野上修平
金额：
$ 0.64万
依托单位：
Tohoku University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for JSPS Fellows
财政年份：
2002
资助国家：
日本
起止时间：
2002 至 2003
项目状态：
已结题

项目摘要

核融合炉用構造材料として期待されているシリコンカーバイド(SiC)繊維強化SiCマトリックス複合材料(SiC/SiC複合材料)におけるはじき出し損傷による機械的特性変化に及ぼす核変換ヘリウムの影響について,複合材料の各要素材料(繊維,マトリックス,界面炭素材料)に及ぼすそれらの影響の定量的評価を行うとともにその機構を明らかにし,従来の研究では得られていない以下のような重要な知見を得た.1.SiC結晶粒寸法が約200nm以上のSiCマトリックス中では照射温度1000℃以上においてヘリウムバブルが形成したが,約20nm以下のSiC繊維中ではヘリウムバブルが形成しないことが明らかになった.SiC繊維からのヘリウム放出温度はSiCマトリックスからのそれに比べて約150℃高かったため,SiC繊維中では,空孔型欠陥が粒界において優先的に消滅してしまい,ヘリウムを捕獲しないために,ヘリウムの放出温度は比較的高くなり,ヘリウムバブルが形成しなかったという機構が見出された.2.SiC繊維およびSiCマトリックスの弾性率は,(1)照射温度100℃以下では非晶質化を原因として最大50%程度低下し,(2)照射温度100℃から1000℃までは格子欠陥の形成により低照射温度ほど低下率が大きく,(3)照射温度1000℃以上でははじき出し損傷による変化はほとんどないが,ヘリウムバブルの形成により10%以上低下することがはじめて明らかになった.3.界面炭素中のヘリウムは約150℃という低い温度において放出してしまうため,はじき出し損傷による界面炭素材料の弾性率変化に及ぼすヘリウムの影響が小さいことが見出された.4.SiC/SiC複合材料の核融合炉における上限使用温度は1000℃以上が期待されているため,以上の知見からヘリウムバブルの形成による機械的特性劣化の抑制が重要であるが,SiC結晶粒寸法を約20nm以下に制御することにより,ヘリウムバブル形成の抑制が可能であるという材料開発指針を初めて見出した.

The material used in the nuclear fusion furnace is expected to be used to strengthen the SiC composite material (SiC/SiC composite material). It is expected that the properties of the machine will be improved, and the properties of the machine will be improved, and the composite material will be combined with each element of the material. Interfacial carbon materials (carbon materials) and interfacial carbon materials (carbon materials at the interface) and the quantitative measurement of carbon materials at the interface (carbon materials) and the quantitative measurement of carbon materials at the interface (carbon materials) and carbon materials at the interface) and the quantitative measurement of carbon materials at the interface) and the quantitative measurement of carbon materials at the interface) and the quantitative measurement of carbon materials at the interface) and the quantitative measurement of carbon materials at the interface) and the quantitative measurement of carbon materials at the interface) and the quantitative measurement of carbon materials at the interface) and the quantitative measurement of carbon materials at the interface) and the quantitative measurement of carbon materials at the interface. 1.sic structure grain size method is about the temperature above 200nm and the temperature above 1000 ℃ in the ambient temperature temperature above 1000 ℃. The temperature of the discharge is much higher than that in the SiC below 20nm. The temperature of the discharge temperature is higher than that of about 150 ℃ in SiC, and the void type is lower than that of the grain boundary in SiC. The temperature is higher than the temperature, and the temperature is higher than that of the temperature. 2.2.sic, the temperature of the SiC is high, and the temperature is low. (1) the irradiation temperature below 100C is the cause of amorphization. The maximum degree is 50% lower. (2) irradiation temperature 100C, 1000 ℃, low temperature, low temperature The temperature in the interface carbon is about 150C, the temperature is low, and the temperature is higher than 1000 ℃. Look forward to the temperature above 1000 ℃ The above results show that the degradation of the properties of the machine inhibits the performance of the machine, and the SiC grain size method is below 20nm to control the performance of the machine.